球铁缩松(厚大件)问题
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防的文献综述
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过共晶成分球铁铁液从 ;3?74 等人的 试 验 结 果 是 ：
! A#C F 开始缓慢冷却，在一个带有活塞的特殊
然后收缩达 装置下测量， 先 发 生 达 到 #B 的 膨 胀 ， 净 变 化 是 膨 胀 *",； +<#B ， !":: 年 ， G<><57.’7 提 出 了 计算球铁比容和体积变化的数学模型， 对共晶转 结果是： 凝固收缩或 变 的 体 积 变 化 进 行 了 计 算 *H,， 膨胀都是可能的，决定于碳在奥氏体中的固溶 量， 而碳在奥氏体中的固溶量与冶金和工艺因素 有关， 在一般的铸造条件下， 成分 （ 质量分数） 为
； 有的用试验研究的方法
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。试验研究
的结果表明，球铁凝固时的体积变化不固定， 有 的研究者采用专门设计的试验装置和方法， 去除 型壁移动因素， 所获结果仍不一致， 甚至相互矛 在整个凝固 盾。如 ;<=<>.’?7@ 等人的研究结果是： 过 程 中 都 有 体 积 收 缩 ， 收 缩 量 达 到 A<9B
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前言 球墨铸铁具有较大的缩孔、 缩松倾向， 如何防
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!D 球墨铸铁的凝固特点 CB，
球墨铸铁有着与其它合金不同的凝固特点， 国内外铸造工作者已对此进行了几十年的研究， 比较一致的看法是： （ !） 共晶凝固温度范围宽， 呈 与灰铸铁相比， 共晶团数多， 共晶 糊 状 凝 固（ ； "） 膨胀较大。 球墨铸铁共晶结晶时， 由于加镁处理的结果， 石墨球核心在液相中长到一定尺寸时即被奥氏体 包围，由于奥氏体外壳阻碍碳原子自熔液向球墨 扩散而使球墨生长速度减慢，共晶反应的完成除
10步解决解决球墨铸铁件缩孔、缩松问题
10步解决解决球墨铸铁件缩孔、缩松问题上世纪50年代初(甚至更早)，铸造界就发现铸铁件由石墨析出产生的体积膨胀可对铸件起到自补缩作用，然而，至今仍然有不少铸造工艺人员不会很好地利用这种自补缩作用。
一般认为:ω（C），ω（Si）量越高，孕育作用越强，越有利于石墨化；石墨化膨胀量越大，自补缩作用就越好。
他们不知道石墨膨胀发生时间对补缩作用会有影响，甚至有人主张要采取工艺措施，使石墨化膨胀提前，使膨胀与凝固初期的收缩均衡，达到减少外部补缩量，从而减小冒口尺寸的目的，其结果反而导致外部补缩与石墨化膨胀相互抵触，使铸件更容易产生缩孔、缩松缺陷。
随着生产技术的发展，铸造界对此问题的认识已逐步深化。
早在21年前，RW Heine就发现：先共晶石墨析出使石墨化膨胀提前，不但使膨胀不能用于补缩，反而会使铁液倒流，进人冒口导致铸件产生缩孔、缩松缺陷。
近年来，国外已经开展了如何利用石墨化膨胀自补缩作用的试验研究，并且加强对到如何控制石墨析出时间，使石墨化膨胀高峰期推迟的方法。
现摘要介绍如下石墨析出时间的控制。
最初只是通过控制ω（C），ω（Si）量和孕育强度，以防止初生石墨析出引起膨胀过早;目前，已发展到研制特殊球化剂和特殊孕育剂，使石墨析出高峰从铸件凝固初期推迟到凝固后期，也就是使大部分石墨化膨胀推迟到型腔进出口已凝固封闭、外部补缩已停止、只能依靠石墨化膨胀进行自补缩的凝固后期，从而使膨胀更有效地起到消除缩孔、缩松的作用。
2011年，埃肯公司(Elkem Metals.Inc.)技术服务部经理Doug White在“防止缩孔、缩松缺陷，提高球铁件工艺出品率”的论文中列述了防止球墨铸铁件缩孔、缩松缺陷的各项措施，其中几项主要措施都涉及。
1、在不发生石墨漂浮、没有初生石墨析出的前提下尽量提高ω（C）量图1是按照壁厚为13~38mm的铸件制作出来的。
为防止石墨漂浮，铸件的碳当量(CE=C+1/3Si)不能超过4.55%；对于更薄的铸件，CE可以适当提高。
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析联合铸造 2022-01-14 11:01球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。
一、球铁件生产难点此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。
生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。
但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。
因此生产这种材料的难点主要有以下几方面：a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上；c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度；d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率；c．采用最优的合金化处理工艺。
二、厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术1．化学成份的控制（1）C、Si、CE的选择由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。
所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。
具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。
但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。
使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能。
球墨铸铁缩松缺陷，都与哪些因素有关
球墨铸铁缩松缺陷，都与哪些因素有关墨铸件已广泛应用于大型模具铸造领域，是毛坯件最常用的生产工艺之一，随着汽车工业的迅速发展，裝备模具需求量逐年增长，铸造缺陷的影响也逐步凸显，常见缺陷有皱皮、变形、缩孔、夹砂和积碳等，本文主要针对球墨铸件缩孔缺陷进行研究。
1.缩孔的形成及危害（1）缩孔產生机理液态合金铁液由液态到固态过程中会出现体积变小現象，经历液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个收缩过程。
当液态收缩量与凝固收缩量大于固态收缩量时便会产生缩孔，形状极不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶，缩孔分为集中缩孔（简称缩孔）和分散缩孔（简称缩松）。
（2）缩孔特点缩孔主要集中在铸件的上部和最后凝固的部位，以及铸件壁厚悬殊处、凹角圆角半径小及内浇道附近等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称為热节）。
缩孔表现出来的形式主要有4种，即明缩孔、夹角缩孔、芯面缩孔、内缩孔，如图1所示。
（a）明缩孔（b）夹角缩孔（c）芯面缩孔（d）内縮孔图1 缩孔形式（3）缩孔在模具中的危害主要有以下4个方面：一是减少铸件的有效承载截面积，甚至造成应力集中而大大降低铸件的物理和力学性能；二是铸件的连续性被破坏，使铸件的气密性、抗蚀性等性能显著降低；三是加工后铸件表面的粗糙度提高，致使制件拉毛；四是缩孔在球墨铸铁缺陷中占据很大比例，往往成为不可修复的缺陷，直接造成铸件报废，给企业带来巨大的經济损失。
2. 缩孔缺陷位置通过对以往铸件失效现象统计分析发现，球墨铸铁缩孔缺陷多发生于高牌号球墨铸铁的以下部位：铸件的热节和最后凝固部位；承重部位或使用麵部位；表面10mm以下部位。
如图2、图3所示。
图2图33. 原因分析（1）铸件热节和最后凝固部位的缩孔铸件热节部位多出现在铸件三面夹角、拐角、直径小的铸孔以及壁厚悬殊部位，热量散发缓慢或集中到某一点，铁液外层已凝固，但热节点位置仍处于液态，凝固层逐渐形成枝状晶并不断生长将尚存的铁液分割成若干个互不相同的熔池，随著温度的降低热节位置開始出现收缩，體积变小，此时不能得到铁液补充而凝固后的孔壁粗糙、排满树枝晶的疏松孔，形成大量分散缩孔。
铸铁件缩松、缩孔、凹陷缺陷的原因分析与防止方法
2019年第2期热加工79F锻造与铸造orging &Casting铸铁件缩松、缩孔、凹陷缺陷的原因分析与防止方法■王姗姗，程凯，靳宝，赵新武摘要：结合生产实践，依据缩松、缩孔、凹陷等缺陷的特征分类，整理了产生的原因，以及采取的纠正预防措施。
有关书籍对缩松、缩孔的产生均有阐述，只是进一步结合几种材质作了补充和整理，以求不断地完善。
关键词：缩松；缩孔；原因分析；防止方法一、缩松1. 特征在铸件内部有许多分散小缩孔，其表面粗糙，水压试验时渗水。
典型案例如图1～图5所示。
发现方法：用机械加工、磁粉探伤可发现。
2. 原因分析（1）工艺设计不合理。
铸件的结构、形状及壁厚的影响。
孤立热节多，尺寸变化太大，厚断面得不到足够的补缩。
（2）浇注系统、冷铁、冒口设计不合理，冒口的补缩效果差。
（3）浇注温度不合理，温度太高或太低均会影响冒口的补缩效果。
（4）铸型紧实度低，铸型刚度差。
石墨化膨胀造成型腔扩大，铸件收缩时由于补缩不足形成缩松。
图1 缩松图2 硅钼球铁4mm处缩松图4 硅钼材质蜂窝状显微缩松图3 高镍奥氏体球铁的缩气孔图5 接触热节产生的缩松图6 鸭嘴顶冒口2019年 第2期 热加工80F锻造与铸造orging &Casting（5）碳、硅含量低，磷含量较高；凝固区间大。
硅钼和高镍球墨铸铁对碳、硅含量和氧化铁液的敏感性特大，铁液严重氧化或碳、硅量低时，易出现显微缩松。
即便在薄壁处也容易出现缩松（见图2、图3、图4）。
（6）孕育不充分，石墨化效果差。
（7）残余镁量和稀土量过高。
钼含量较高时也会增加显微缩松。
（8）浇注速度太快。
（9）炉料锈蚀，氧化铁多。
（10）铁液在电炉内高温停放时间太长，俗称“死铁水”，造成严重氧化。
（11）冲天炉熔炼时底焦太底，风量太大，元素烧损大，铁液严重氧化。
（12）冒口径处形成接触热节产生缩松（见图5）。
（13）压箱铁不够（或箱卡未锁紧，箱带断裂等），浇注后由于涨箱造成缩松。
球墨铸铁缩松成因
球墨铸铁作为钢的廉价替代者，正得到大量应用。
球墨铸铁导盘易出现缩孔及缩松缺陷，其集中性缩孔主要产生在冒口颈，通常称为冒口颈缩孔。
其成因为：1、碳当量。
提高铁液的碳含量，有利于石墨化，但随着石墨化膨胀，缩孔缩松倾向变大。
碳当量不宜过低。
2、磷含量。
磷使凝固范围扩大，此外磷共晶在最后凝固时得不到补给，会使铸件外壳变弱，增大了缩孔缩松的倾向。
3、残余稀土。
残余稀土量和残余镁量会增加球墨铸铁的白口倾向，使石墨膨胀减少，增大缩孔缩松的倾向。
4、铸型刚度。
砂型的紧实度不够或不均匀，会增加该缺陷的几率。
5、浇注温度。
浇注温度过高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利。
6、铸件壁厚。
过厚铸件内部液态收缩大，当厚度变化太突然时，孤立的厚大断面得不到补缩，会增大该缺陷的倾向。
7、冒口及冷铁。
若浇注的冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固，会影响冒口的补缩效果。
故控制措施为：1、化学成分。
碳当量＞3.9%，磷含量＜0.08%，残留镁含量＜0.07%，采用稀土镁合金处理时，稀土氧化物残余量控制在0.02-0.04%。
2、冒口。
冒口的尺寸、数量及安放位置要适当，力求做到顺序凝固，确保铸件能不断地补充金属液。
3、铸造工艺。
采用冷铁布置。
一提高凝固速度，使致密；二改变铸件的温度分布，利于铸件顺序凝固。
4、铸型。
提高砂箱的刚度和型砂紧实度，保证铸型有足够的刚度。
5、浇注温度。
一般铸件的温度应控制在1300-1350℃，厚大铸件，浇铸温度还可再低。
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防摘要,阐述有关球墨铸铁凝固特性、凝固过程体积变化和缩孔、缩松形成机理以及本人就缩孔、缩松的预防提出了看法。
关键词,球墨铸铁件,缩孔,缩松,防止前言球墨铸铁具有较大的缩孔、缩松倾向，如何防止和消除一直是铸造工作者关注的问题。
由于球墨铸铁缩孔、缩松形成的复杂性，在缩孔、缩松的形成机理和防止措施方面，存在许多不一致甚至相互矛盾的看法。
为有助于对此问题进行更深的研究，本文讲述有关球墨铸铁铸件缩孔、缩松的形成及预防，并就缩孔、缩松的预防方法发表本人的看法。
1 定义球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度 1.1成分球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.6,3.8,，含硅量2.0,3.0,，含锰、磷、硫总量不超过1.5,和适量的稀土、镁等球化剂1.2性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。
显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米，延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/毫米勺。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。
另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能1对于设计者也许是关键的。
为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫傲Ni一Resis亡球铁。
这些奥氏体球铁，主要用锌、铬和锰合金化，并且列入国际标准。
2球墨铸铁的凝固特点球墨铸铁有着与其它合金不同的凝固特点:(1)共晶凝固温度范围宽，呈糊状凝固(2)与灰铸铁相比，共晶团数多，共晶膨胀较大。
球墨铸铁铸件缩松缺陷怎样防治？
球墨铸铁铸件缩松缺陷怎样防治？球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题，于是就学习，就在实际工作中去想办法解决。
很多时候，通过学习解决了一些问题，也有难以解决的缩松现象。
最近看见了周启明老师的文章和陈子华的报告，结合之前实际工作，汇总以下。
一．影响球铁缩松的一般规律： 1.球墨铸铁铸件的模数。
铸件模数大于2.5，容易实现无冒口铸造，但有专家对此规定限制值，有疑问。
一般来讲，比较厚大铸件，由于石墨化膨胀，容易铸造无缩松铸件。
此时，碳当量控制不要大于4.5%，避免石墨漂浮。
而热节分散的薄小铸件，容易产生缩松，通过冷铁，铬矿砂或局部内冒口设置解决。
特别要注意浇冒口系统的补缩，一般来讲，冒口尽可能使用热冒口，避免冷冒口使用。
2.要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。
在砂箱刚度和砂型紧实度方面，设置再充分都不为过。
3.浇冒口工艺设计的合理性。
尽可能使用热冒口加冷铁，冷冒口补缩效果很差。
4.铸型的冷却速度。
5.浇注温度和浇注速度的合理选择。
一些比较厚的铸件，可以考虑适当调高浇注温度，同时延长浇注速度来解决缩松。
同时利于二次氧化渣浮出铸件内部，增加探伤检测的合格。
6.化学成分的合理选择和适当的残余镁，稀土含量。
7.在砂型冷却条件下，争取较多的石墨球数对减少缩松有利，对提高力学性能有利。
8.比较好的原材料和好的铁水冶金质量，要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久，同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理，这样可以提高石墨球数，减少缩松。
二．新的减少缩松的观点： 1.埃肯陈子华总监最近报告指出：球墨铸铁因为铁水含有镁，促使状态图上共晶点右移，镁含量在0.035-0.045%时，其实际共晶点大约在4.4-4.5%。
2.球铁成分选择在共晶点附近，铁水流动性最好，则凝固时铁水容易补充收缩。
3.球铁球化前后的硫含量不要变化太大。
即原铁水硫含量不要太高。
硫含量高，石墨容易析出过早。
容易产生缩松。
4.锡柴周启明老师今年文章“防止球墨铸铁缩松缩孔方法的新进展”中指出：在不发生石墨漂浮和没有初生石墨析出前提下，尽量提高碳含量。
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球墨铸铁易出现缩孔及缩松缺陷，其集中性缩孔主要产生在冒口颈，通常称为冒口颈缩孔。
成因：
1、碳当量。
提高铁液的碳含量，有利于石墨化，但随着石墨化膨胀，缩孔缩松倾向变大。
碳当量不宜过低。
2、磷含量。
磷使凝固范围扩大，此外磷共晶在最后凝固时得不到补给，会使铸件外壳变弱，增大了缩孔缩松的倾向。
3、残余稀土。
残余稀土量和残余镁量会增加球墨铸铁的白口倾向，使石墨膨胀减少，增大缩孔缩松的倾向。
4、铸型刚度。
砂型的紧实度不够或不均匀，会增加该缺陷的几率。
5、浇注温度。
浇注温度过高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利。
6、铸件壁厚。
过厚铸件内部液态收缩大，当厚度变化太突然时，孤立的厚大断面得不到补缩，会增大该缺陷的倾向。
7、冒口及冷铁。
若浇注的冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固，会影响冒口的补缩效果。
控制措施：
1、化学成分。
碳当量＞3.9%，磷含量＜0.08%，残留镁含量＜0.07%，采用稀土镁合金处理时，稀土氧化物残余量控制在0.02-0.04%。
2、冒口。
冒口的尺寸、数量及安放位置要适当，力求做到顺序凝固，确保铸件能不断地补充金属液。
3、铸造工艺。
采用冷铁布置。
一提高凝固速度，使致密；二改变铸件的温度分布，利于铸件顺序凝固。
4、铸型。
提高砂箱的刚度和型砂紧实度，保证铸型有足够的刚度。
5、浇注温度。
一般铸件的温度应控制在1300-1350℃，厚大铸件，浇铸温度还可再低。